एसएमपीएस में वाई कैपेसिटर क्या करता है?


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ऐसा लगता है कि एक अच्छी तरह से डिजाइन एसएमपीएस ऐसे C13 संधारित्र के रूप में एक संधारित्र ट्रांसफार्मर, के प्राथमिक और माध्यमिक पक्षों की जमीन विमानों को जोड़ने है यहाँ । इस संधारित्र का उद्देश्य क्या है?

मैंने खुद को समझा दिया है कि यह ईएमआई दमन के लिए है, लेकिन यह किस तरह की ईएमआई को दबाता है, और कैसे? यह मुझे एक ओपन सर्किट का एकमात्र पैर लगता है और इस तरह पूरी तरह से निष्क्रिय है, लेकिन जाहिर है कि मैं इसके बारे में गलत हूं।


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कभी-कभी कोई भी एक पृथक आउटपुट पृथ्वी को इनपुट अर्थ में 'हाई' वैल्यू ब्लीडर रेसिस्टर से जुड़ा हुआ देखता है, जब ऐसा एक निष्क्रिय वोल्टेज जमीन के करीब मौजूद होता है, इससे अनपेक्षित उच्च वोल्टेज को इनपुट और आउटपुट के बीच इन्सुलेशन टूटने से रोका जा सकेगा। बाहरी आवेश बिल्ड-अप।
कालपीएमपी

जवाबों:


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स्विच्ड मोड बिजली की आपूर्ति का उपयोग वोल्टेज रूपांतरण और गैल्वेनिक अलगाव प्रदान करने के लिए "फ्लाईबैक कनवर्टर" के रूप में जाना जाता है। इस कनवर्टर का एक मुख्य घटक एक उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर है।

प्रैक्टिकल ट्रांसफार्मर प्राथमिक और माध्यमिक वाइंडिंग के बीच कुछ आवारा समाई है। यह समाई कनवर्टर के स्विचिंग ऑपरेशन के साथ बातचीत करता है। यदि इनपुट और आउटपुट के बीच कोई अन्य संबंध नहीं है, तो इसके परिणामस्वरूप आउटपुट और इनपुट के बीच एक उच्च आवृत्ति वोल्टेज होगा।

यह EMC के नजरिए से बहुत बुरा है। पावर ईंट से केबल अब अनिवार्य रूप से स्विचिंग प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न उच्च आवृत्ति को प्रसारित करने वाले एंटीना के रूप में कार्य कर रहे हैं।

उच्च आवृत्ति को दबाने के लिए फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर में कैपेसिटेंस की तुलना में काफी अधिक समाई के साथ बिजली की आपूर्ति के इनपुट और आउटपुट पक्ष के बीच कैपेसिटर डालना आवश्यक है। यह प्रभावी रूप से उच्च आवृत्ति को छोटा करता है और इसे डिवाइस से भागने से रोकता है।

जब कक्षा 2 (पता लगाया गया) PSU के लिए हमारे पास इन कैपेसिटर को इनपुट "लाइव" और / या "न्यूट्रल" से जोड़ने के अलावा कोई विकल्प नहीं होता है। चूँकि दुनिया के अधिकांश लोग बिना सोचे-समझे किए गए सॉकेट पर ध्रुवीयता को लागू नहीं करते हैं, इसलिए हमें यह मान लेना होगा कि या तो "लाइव" और "न्यूट्रल" दोनों टर्मिनल पृथ्वी के सापेक्ष एक पापी वोल्टेज पर हो सकते हैं और हम आमतौर पर एक समरूप डिजाइन के साथ समाप्त होते हैं। एक "कम से कम बुरा विकल्प"। यही कारण है कि यदि आप एक उच्च प्रतिबाधा मीटर के साथ साधन पृथ्वी के सापेक्ष एक वर्ग 2 पीएसयू के उत्पादन को मापते हैं तो आप आमतौर पर लगभग आधे साधन वोल्टेज देखेंगे।

इसका मतलब है कि एक कक्षा 2 पीएसयू में हमारे पास सुरक्षा और ईएमसी के बीच एक कठिन व्यापार है। कैपेसिटर को बड़ा करने से ईएमसी में सुधार होता है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप उच्च "टच करेंट" होता है (वह धारा जो किसी व्यक्ति या ऐसी चीज के माध्यम से प्रवाहित होगी जो पीएसयू और मैन्स पृथ्वी के आउटपुट को छूती है)। यह ट्रेडऑफ़ अधिक समस्याग्रस्त हो जाता है क्योंकि PSU बड़ा हो जाता है (और इसलिए ट्रांसफार्मर में आवारा समाई बड़ी हो जाती है)।

एक कक्षा 1 (पृथ्वी) पर पीएसयू हम इनपुट और आउटपुट के बीच एक बाधा के रूप में साधन पृथ्वी को आउटपुट को मुख्य पृथ्वी से जोड़कर उपयोग कर सकते हैं (जैसा कि डेस्कटॉप पीसी पीएसयू में आम है) या दो कैपेसिटर का उपयोग करके, आउटपुट से मुख्य तक पृथ्वी और मुख्य पृथ्वी से इनपुट तक (यह वही है जो अधिकांश लैपटॉप बिजली की ईंटें करते हैं)। यह EMC को नियंत्रित करने के लिए उच्च आवृत्ति पथ प्रदान करते हुए स्पर्श वर्तमान समस्या से बचा जाता है।

इन कैपेसिटर की शॉर्ट सर्किट विफलता बहुत खराब होगी। क्लास 1 में पीएसयू में मेस सप्लाई और मेनस अर्थ के बीच कैपेसिटर की विफलता का अर्थ होगा पृथ्वी से थोड़ी दूरी पर, ("बेसिक" इंसुलेशन की विफलता के बराबर)। यह बुरा है लेकिन अगर अर्थिंग सिस्टम क्रियाशील है तो यह उपयोगकर्ताओं के लिए एक बड़ा सीधा खतरा नहीं होना चाहिए। एक कक्षा 2 पीएसयू में संधारित्र की विफलता बहुत खराब होती है, इसका अर्थ होगा उपयोगकर्ता के लिए एक सीधा और गंभीर सुरक्षा खतरा (विफलता या "डबल" या "प्रबलित" इन्सुलेशन के बराबर)। उपयोगकर्ता के लिए खतरों को रोकने के लिए कैपेसिटर को डिज़ाइन किया जाना चाहिए ताकि शॉर्ट सर्किट विफलता बहुत संभावना न हो।

तो इस उद्देश्य के लिए विशेष कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है। इन कैपेसिटर को "वाई कैपेसिटर" के रूप में जाना जाता है (दूसरी ओर एक्स कैपेसिटर का उपयोग मुख्य लाइव्स और मैन्स न्यूट्रल के बीच किया जाता है)। "वाई कैपेसिटर", "वाई 1" और "वाई 2" के दो मुख्य उपप्रकार हैं (वाई 1 उच्चतर श्रेणी के साथ)। सामान्य तौर पर Y1 कैपेसिटर का उपयोग कक्षा 2 उपकरण में किया जाता है जबकि Y2 कैपेसिटर का उपयोग कक्षा 1 उपकरण में किया जाता है।


तो क्या एसएमपीएस के प्राथमिक और माध्यमिक पक्षों के बीच संधारित्र का मतलब है कि आउटपुट अलग-थलग नहीं है? मैंने प्रयोगशाला की आपूर्ति देखी है जिसे वोल्टेज को दोगुना करने के लिए श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है। वे कैसे करते हैं कि अगर यह अलग नहीं है?

कुछ बिजली की आपूर्ति में उनके आउटपुट पृथ्वी से कठिन जुड़े हुए हैं। जाहिर है आप बिजली की आपूर्ति की एक जोड़ी नहीं ले सकते हैं जिनके पास एक ही आउटपुट टर्मिनल है जो धरती से जुड़ा हुआ है और उन्हें श्रृंखला में रखा गया है।

अन्य बिजली की आपूर्ति में केवल इनपुट या मुख्य पृथ्वी तक आउटपुट से कैपिऐक्टिव कपलिंग होती है। ये कैपेसिटर ब्लॉक डीसी के बाद से श्रृंखला में जुड़े हो सकते हैं।


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तो क्या एसएमपीएस के प्राथमिक और माध्यमिक पक्षों के बीच संधारित्र का मतलब है कि आउटपुट अलग-थलग नहीं है? मैंने प्रयोगशाला की आपूर्ति देखी है जिसे वोल्टेज को दोगुना करने के लिए श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है। वे कैसे करते हैं कि अगर यह अलग नहीं है?
ईयाल

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@ वे सुरक्षा एजेंसियों को संतुष्ट करने के लिए पर्याप्त रूप से पृथक हैं। सभी इरादों और उद्देश्यों के लिए, ~ 100 यूए लीक वाई-कैप का कारण नगण्य है और इस प्रकार पृथक है। अपवाद हैं। चिकित्सा उपकरण, कुछ माप उपकरण, रेडियो उपकरण और सेल फोन चार्जर (कुछ हद तक फोन पर निर्भर करता है)।
विन

@विनि तो लैब उपयोग के लिए, मैं उनमें से दो को संभावित डबल करने के लिए ढेर कर सकता था और यह कम साधन नहीं होगा?
ईयाल

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@ यह सही है और मैं इसे कैसे करता हूं। यदि आप बहुत अधिक स्टैक करते हैं और उन्हें बहुत लंबे समय तक चलाते हैं, तो आप उच्चतम डीसी क्षमता पर ट्रांसफार्मर में अलगाव को तोड़ सकते हैं। उनमें से दो को शून्य समस्या को छोड़कर दो बार रिसाव के अलावा होना चाहिए हालांकि वाई-कैप।
winny

कक्षा 2 पीएसयू के बारे में: "हम आमतौर पर एक सममित डिजाइन के साथ समाप्त होते हैं"। वास्तव में आप का अर्थ क्या है? दो Y- कैप्स का उपयोग करके, एक माध्यमिक से "तटस्थ" और एक माध्यमिक से "लाइव" के लिए?
Rev1.0

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एक इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियर के रूप में अपने अनुभव में मैंने पाया है कि बहुत से पेशेवर वर्ग II बिजली की आपूर्ति में वाई संधारित्र की उपस्थिति के कारण लगभग 80v एसी जमीन का रिसाव होता है। IEE गैर-चिकित्सा उपकरणों के लिए <85uA के रिसाव की अनुमति देता है। हालांकि यह ऑडियो सर्किट के साथ समस्या पैदा कर सकता है। मैंने ग्राउंड-लूप हम के कुछ उदाहरणों को देखा है जब एक लैपटॉप एक ऑडियो एम्पलीफायर से जुड़ा होता है या जब ऑन-स्टेज प्रभाव एक पीए से जुड़ा होता है। मैंने व्यक्तिगत रूप से एक एसएमपीएस से रिसाव के कारण एक माइक्रोफोन से हल्के लेकिन अप्रिय सदमे का अनुभव किया है। मेरा प्रारंभिक समाधान वाई कैपेसिटर को हटाने और एक ग्राउंड कनेक्शन फिट करने के लिए था, लेकिन मैंने अंततः अपने स्वयं के रैखिक पीएसयू को एक टॉरॉयडल का उपयोग करके बनाया। जहाँ तक "स्टैकिंग" है


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यह एक अच्छा विवरण है कि वाई कैपेसिटर की समस्याओं को कैसे कम किया जाए लेकिन इसका कारण पता नहीं है। स्पष्ट रूप से एक बेहतर पृथक्कृत पीएसयू बनाने से वाई कैपेसिटर की आवश्यकता कम हो जाती है लेकिन यह जानना अच्छा होगा कि इसके लिए औपचारिक कारण क्या है।
कालपीएमपी

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ओपी के सवाल का सीधे जवाब देने के लिए; वाई कैपेसिटर का उपयोग, अतीत में मानक इंजीनियरिंग अभ्यास के अनुरूप, संभवतः नए डिजाइनों में बचा जाना चाहिए। GFCI और AFCI सर्किट ब्रेकरों के उपयोग के लिए NEC (US National Electric Code) आवश्यकताओं के कारण Y कैपेसिटर के उपयोग के लिए एक नया इंजीनियरिंग व्यापार पिछले एक दशक के भीतर उभरा है। इन ब्रेकरों को शाखा सर्किट पर सभी एसी आउटलेट के लिए 5 mA कुल ग्राउंड करंट पर यात्रा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जाहिर है, 3.5 वर्ग मीटर प्रति वर्ग डिवाइस की अनुमति देना एक विशिष्ट लिविंग रूम एंटरटेनमेंट सेंटर या कंप्यूटर वर्कस्टेशन के लिए बहुत जल्दी जोड़ता है। जबकि वर्तमान रिसाव मानकों से यह अनुमति मिलती है, ओईएम को अधिक से अधिक उपभोक्ता शिकायतें मिल रही हैं कि उनका उत्पाद "मेरे ब्रेकर का दौरा करता है, मैं तय करना चाहता हूं"https://www.fluke.com/en-us/learn/blog/grounding/chasing-ghost-trips-in-gfci-protected-circuits । पिछले एक दशक में NEC की आवश्यकताएं बढ़ रही हैं, और कई राज्य और शहर अब इसे पूरी तरह से शामिल कर रहे हैं। जबकि कक्षा II के उपकरणों (एसी प्लग पर कोई तीसरा ग्राउंडिंग प्रोंग) में अधिक कठोर रिसाव चश्मा नहीं हैं, वे समाधान हैं जो अधिकांश डिजाइनर की ओर बढ़ते प्रतीत होते हैं; ये डिवाइस बिना किसी Y कैपेसिटर के EMI स्पेक्स को पूरा करने में सक्षम हैं।


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ट्रांजिस्टर

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Y कैपेसिटर के बिना आप EMI कैसे मिलते हैं?
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